KATIOOIDE II RÜHM (0)

KATIOOIDE II RÜHM
Cu2+; Cd2+; Bi3+; Sn2+/4+; Sb3+ /5+
P2.1 II rühma katioonide sadestamine
II rühma katioonide sulfiidide lahustuvuskorrutised on tunduvalt väiksemad III rühma II rühma katioonide sulfiidide lahustuvuskorrutise väärtusest. Seetõttu piisab II rühma katioonide sulfiidide sadestamiseks väiksemast sulfiidioonide konsentratsioonist kui III rühma katioonide sadestamiseks. Kuna sulfiidioonide kontsentratsioon sõltub oluliselt vesinikioonide kontsentratsioonist lahuses, siis on lahuse pH reguleerimisega võimalik sulfiidioonidega sadestamisel katioone üksteisest eraldada. Sellel põhinebki II ja III rühma katioonide eraldamine süstemaatilise analüüsi käigus.
Tsentrifuugiklaasi võetakse 1-1,5 ml I rühma kloriidide sademe tsentrifuugimisel saadud tsentrifugaati või I rühma katioonide puudumisel alglahust, hapestatakse 3-4 tilga k HCl-ga, lisatakse 1 ml tioatseetamiidi(TAA) lahust ja hoitakse keevas vesivannis 5 min. NB! TAA kasutamisel tuleb alati lahust kuumutada, sest toatemperatuuril on hüdrolüüs väga aeglane.
TAA hüdrolüüsi võrrand:
CH3CSNH2 + H2O
CH3CONH2 + H2S
Sulfiifide sadenemine toimub nende lahustuvuse suurenemise järjekorras. Kuna mitmete sulfiidide värvused on üksteisest erinevad, siis võib juba sadenemise käigus teha märkmeid lahuses sisalduda võivate katioonide kohta.
Tsentrifuugitakse.
Sademe täielikkuse kontroll. Kuna CdS ja SnS on II rühma sulfiididest kõige paremini lahustuvad, siis peale tsentrifuugimist lisatakse tsentrifuugiklaasi ~0,5 ml H2O nii, et vesi valguks mööda katseklaasi seina alla ja koguneks lahuse pinnale. KUi vee ja lahuse piirpinnal korras CdS või pruunikat SnS rõngast ei teki, siis pole vaja lahjendada. Kui aga piirpinnal tekib sade, siis lahjendatakse lahust veega kahekordse mahuni, lisatakse 5 tilka TAA ja hoitakse keeval vesivannil veel 5 min. CdS ja SnS täielikuks sadenemiseks.
Sulfiidide värvused:
CuS – must
Bi2S3 – must
SnS – pruun
SnS2 – kollane
CdS – oranzikaskollane
Sb2S3, Sb2S5 – punakasoranzid
Sulfiidide sade eraldatakse tsentrifuugimisel ja sadet pestakse soolhappelise TAA sisalduva veega. Pesuvee valmistamistamiseks lisatakse 10 ml destilleeritud veele 2 tilka k HCl-I, 2 tilka TAA ( ja kuumutada). Pesemiseks lisatakse sademele 1-2 ml pesuvett, segatakse ja tsentrifuugitakse. Pesemine on vajalik järgnevate rühmade katioonide väljapesemiseks.
P 2.3 A-alarühma analüüs
Sulfiide sade lahustatakse HNO3 -s.Selleks lisatakse pestud sademele tsentrifuugiklaasis lähtuvalt sademe kogusest mõned tilgad k HNO3 ja vett (sademega võrdse mahuni). Soojendatakse vesivannis keemiseni ja keedetakse seni, kuni kogu seda on reageerinud ning pruunikat NO2 enam ei eraldu.
3CuS + 8HNO3
3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O + 3S
3CdS + 8HNO3
3Cd(NO3)2 + 2NO + 4H2O + 3S
Bi2S3 + 8HNO3
2Bi(NO3)3 + 2NO + 4H2O + 3S
Tekkinud väävel püüda klaaspulgaga eraldada.
Bi3+-ioonide eraldamine Cu2+ ja Cd2+ ioonidest
Saadud lahusele lisatakse NH3H2O tugevalt selge aluselise reaktsioonini – selge ammoniaagi lõhnani ja soojendatakse.Sadestub valhe Bi(OH)3 või Bi(OH)2NO3, lahusesse jäävad [Cu(NH3)4]2+ ja [Cd(NH3)4]2+ kompleksioonid. Tsentrifuugitakse.
Lahus värvus siniseks .
Bi3+ ioonide tõestamine
Katseklaasi võetakse mõned tahke SnCl2 kristallid , lisatakse 2M NaOH lahust esialgu tekkiva Sn(OH)2 sademe lahustumiseni.
SnCl2 + 2NaOH
Sn(OH)2 + 2NaCl
Sn(OH)2 + 2NaOH
+ 3Na2[Sn(OH)4]
Saadud selget lahust lisada uuritavale sademele. Musta või halli värvuse teke tõestab Bi3+ -ioonide olemasolu lahuses.
3Na2[Sn(OH)4] + 2Bi(OH)3
2Bi + 3Na2[Sn(OH)6]
Lahusesse tekkis mustjas sade, seega on Bi3+ - ioonid lahuses tõestatud.
Cu2+ -ioonide tõestamine
Kui tsentrifugaat pärast Bi(OH)3 sademe eraldamist on sinise värvusega, mis on tingitud Na2[Sn(OH)4]2+ - kompleksioonidest, siis see tõestab Cu2+ -ioonide olemasolu lahuses. Kuid see reaktsioon pole Cu2+-ioonide tõestamiseks eriti suure tundlikkusega. Seetõttu teostatakse reaktsioon kaaliumheksatsüanoferraat(II)-ga.
2-3 tilka tsentrifugaati hapestatakse CH3COOH-ga või HCl-ga ja lisatakse 2-3 tilka K4[Fe(CN)6] lahust. Pruunikaspunse sademe või värvuse teke tõestab Cu2+ ioonide olemasolu lahuses.
[Cu(NH3)4]2+ + 4H+→ Cu2+ + 4NH4
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4-→ Cu2[Fe(CN)6] ↓
Kui uuritavas lahuses sisalduvad ka Cd2+ - ioonid , siis võib moodustuda K4[Fe(CN)6] toimel valge sade.
[Cd(NH3)4]2+ + 4H+
Cd2+ +4 NH4+
2Cd2+ + [Fe(CN)6]4-
Cd2[Fe(CN)6]
Cd2+ ioonide tõestamine
Kui analüüsitavas lahuses puuduvad Cu2+ -ioonid, siis on võimalik Cd2+-ioonide olemasolu tõestada järgmiselt:

[K4(CN)6] –lahusega, seal juures tekib valge sade

TAA –lahusega keetes tekib oranzikaskollane CdS sade.
Cd2+ -ioonide tõestamine koos Cu2+ -ioonidega
Kui lahuses on nii Cu2+ kui ka Cd2+ -ioonid, siis toimub nende tõestamine järgnevalt: Ammoniaakaalsest lahusest, mis saadi pärast Bi(OH)3 sademe eraldamist, sadestatakse TAA-ga CuS ja CdS. Sade tsentrifuugitakse. Sademele lisatakse külma 2M HCl, reageerib CdS, sademesse jääb CuS. Sade eraldatakse tsentrifuugimisega. Tsentrifugaadi lahjendamisel veega (happelisuse vähendamiseks võib lisada vee asemel mõne tilga ammoniaakhüdraati) sadestub Cd2+-ioonide olemasolul kollane CdS. Võib lisada ka mõne tilga TAA-d ning kergelt soojendada .
Happelisust vähendades sadestus kollane CdS, mis tõestas et lahuses olid Cd2+ -ioonid.
Järelejäänus mustale CuS sademele lisatakse 4-5 tilka k HNO3, happe liig eraldatakse aurustamisega, lahjendatakse veega ja teostatakse tõestuskatse [K4(CN)6] lahusega. Punakaspruuni sademe teke tõestab, et lahuses on Cu2+ -ioone.
Lisades lahusele [K4(CN)6] lahust tekkis koheselt punakaspruun sade. Sellega tõestasin, et lahuses olid Cu2+ ioonid.
P 2.4 B- alarühma analüüs
Kui B-alarühma uuritakse eraldi, siis sadestada B-alarühma katioone sisaldavast alglahusest katioonid sulfiididena lahust TAA-ga keetes nagu kirjeldatud eespool , eraldada sade tsentrifuugimisel ning lahustada k. HCl-s.
Happe edasisel lisamisel ja lahuse keetmisel moodustuvad klorokompleksid.
SnS2 + 6HCl
H2[SnCl6] + 2H2S
Sb2S3 + 12HCl
2H3[SbCl6] + 3H2S
Sb2S5 + 12HCl
2H3[SbCl6] + 3H2S + 2S
Sn4+ - ja Sb3+-ioonide eraldamine ning Sb3+-ioonide tõestus
Umbes 10 tilgale lahusele lisatakse tükike raudtraati ja keedetakse mõni minut. Sn4+-ioonid redutseeruvad Sn2+-ioonideks.
[SnCl6]2- + Fe
[SnCl4]2.- + Fe2+ + 2Cl-
Sb3+ -ioonid redutseeruvad raua toimel vabaks antimon-metalliks, mis tõestabki Sb3+-ioonide olemasolu.
2[SbCl6]3- + 3Fe
2Sb + 3Fe2+ + 12Cl-
Tekkis sade, mis tõestab et lahuses olid Sb3+ -ioonid.
Sb3+-ioone võib tõestada ka järgnevalt:
Tinagraanulile tilgutada 2 tilk lahust, mis saadi SnS2, Sb2S3, ja Sb2S5 reageerimisel HCl-ga, musta laigu (metallilise Sb) teke tõestabki antimonioonide esinemist .
Tekkis must laik.
Sn2+-ioonide tõestamine
Tinaioonide tõestamisel kasutatakse Sn2+-ioonide redutseerimisvõimet.
Tsentrifugaati, mis jäi järele peale Sb ja reageerimata raudtraadi eraldamist, leelistatakse NaOH-ga ning tekkinud Fe(OH)2 sade eraldatakse tsentrifuugimisega. Lahusele lisatakse Bi(NO3)3 lahust. Musta või halli sademe teke tõestab Sn2+ -ioonide olemasolu lahuses.
2[SbCl6]3- + 8OH-
2SbO2- + 12Cl- + 4H2O
Kui lisasin Bi(NO3)3 lahust, tekkis must sade. Sn2+ ioonid olid lahuses olemas.
Tundmatu lahuse tõestamine
Sain tundmatu lahuse, mis oli sinist värvi. Teades et Cu2+-ioonid on sinised, teostasin üksnes tõestusreaktsiooni vasele. Hapestasin lahust 2-3 tilga HCl-ga ning lisasin 2-3 tilka K4[Fe(CN)6] lahust. Tekkis punakaspruunikas sade, mis tõestas Cu2+ ioonide olemasolu lahuses.
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4-→ Cu2[Fe(CN)6] ↓